MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)的鎖機(jī)制是什么

本篇內(nèi)容介紹了“MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)的鎖機(jī)制是什么”的有關(guān)知識(shí)，在實(shí)際案例的操作過(guò)程中，不少人都會(huì)遇到這樣的困境，接下來(lái)就讓小編帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細(xì)閱讀，能夠?qū)W有所成！

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為什么要加鎖？

問(wèn)題背景

當(dāng)多個(gè)用戶(hù)并發(fā)地存取數(shù)據(jù)時(shí)，在數(shù)據(jù)庫(kù)中就會(huì)產(chǎn)生多個(gè)事務(wù)同時(shí)存取同一數(shù)據(jù)的情況。若對(duì)并發(fā)操作不加控制就可能會(huì)讀取和存儲(chǔ)不正確的數(shù)據(jù)，破壞數(shù)據(jù)庫(kù)的一致性。

要解決的問(wèn)題

多用戶(hù)環(huán)境下保證數(shù)據(jù)庫(kù)完整性和一致性

鎖是什么

在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，鎖是在執(zhí)行多線程時(shí)用于強(qiáng)行限制資源訪問(wèn)的同步機(jī)制，即用于在并發(fā)控制中保證對(duì)互斥要求的滿(mǎn)足。
加鎖是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)并發(fā)控制的一個(gè)非常重要的技術(shù)。當(dāng)事務(wù)在對(duì)某個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象進(jìn)行操作前，先向系統(tǒng)發(fā)出請(qǐng)求，對(duì)其加鎖。加鎖后事務(wù)就對(duì)該數(shù)據(jù)對(duì)象有了一定的控制，在該事務(wù)釋放鎖之前，其他的事務(wù)不能對(duì)此數(shù)據(jù)對(duì)象進(jìn)行更新操作。

鎖的分類(lèi)

行

行級(jí)鎖
行級(jí)鎖是Mysql中鎖定粒度最細(xì)的一種鎖，表示只針對(duì)當(dāng)前操作的行進(jìn)行加鎖。行級(jí)鎖能大大減少數(shù)據(jù)庫(kù)操作的沖突。其加鎖粒度最小，但加鎖的開(kāi)銷(xiāo)也最大。行級(jí)鎖分為共享鎖和排他鎖。
特點(diǎn)
開(kāi)銷(xiāo)D，加鎖慢；會(huì)出現(xiàn)死鎖；鎖定粒度最小，F(xiàn)生鎖沖突的概率最低，并F度也最高。

表

表級(jí)鎖是MySQL中鎖定粒度最大的一種鎖，表示對(duì)當(dāng)前操作的整張表加鎖，它實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，資源消耗較少，被大部分MySQL引擎支持。最常使用的MYISAM與INNODB都支持表級(jí)鎖定。表級(jí)鎖定分為表共享讀鎖（共享鎖）與表獨(dú)占寫(xiě)鎖（排他鎖）。
特點(diǎn)
開(kāi)銷(xiāo)小，加鎖快；不會(huì)出現(xiàn)死鎖；鎖定粒度D，F(xiàn)出鎖沖突的概率最高，并發(fā)度最低。

頁(yè)

頁(yè)級(jí)鎖是MySQL中鎖定粒度介于行級(jí)鎖和表級(jí)鎖中間的一種鎖。表級(jí)鎖速度快，但沖突多，行級(jí)沖突少，但速度慢。所以取了折衷的頁(yè)級(jí)，一次鎖定相鄰的一組記錄。BDB支持頁(yè)級(jí)鎖
特點(diǎn)
開(kāi)銷(xiāo)和加鎖時(shí)間界于表鎖和行鎖之間；會(huì)出現(xiàn)死鎖；鎖定粒度界于表鎖和行鎖之間，并發(fā)度一般

MySQL常用存儲(chǔ)引擎的鎖機(jī)制

MyISAM和MEMORY采用表級(jí)鎖(table-level locking)

BDB采用頁(yè)面鎖(page-level locking)或表級(jí)鎖，默認(rèn)為頁(yè)面鎖

InnoDB支持行級(jí)鎖(row-level locking)和表級(jí)鎖,默認(rèn)為行級(jí)鎖

InnoDB行鎖是通過(guò)給索引上的索引項(xiàng)加鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)的，InnoDB這種行鎖實(shí)現(xiàn)特點(diǎn)意味著：只有通過(guò)索引條件檢索數(shù)據(jù)，InnoDB才使用行級(jí)鎖，否則，InnoDB將使用表鎖！

在實(shí)際應(yīng)用中，要特別注意InnoDB行鎖的這一特性，不然的話，可能導(dǎo)致大量的鎖沖突，從而影響并發(fā)性能。

行級(jí)鎖都是基于索引的，如果一條SQL語(yǔ)句用不到索引是不會(huì)使用行級(jí)鎖的，會(huì)使用表級(jí)鎖。行級(jí)鎖的缺點(diǎn)是：由于需要請(qǐng)求大量的鎖資源，所以速度慢，內(nèi)存消耗大。

實(shí)例說(shuō)明

MySQL InnoDB引擎默認(rèn)的修改數(shù)據(jù)語(yǔ)句：update,delete,insert都會(huì)自動(dòng)給涉及到的數(shù)據(jù)加上排他鎖。

select語(yǔ)句默認(rèn)不會(huì)加任何鎖類(lèi)型，如果加排他鎖可以使用select …for update語(yǔ)句，加共享鎖可以使用select … lock in share mode語(yǔ)句。

所以加過(guò)排他鎖的數(shù)據(jù)行在其他事務(wù)種是不能修改數(shù)據(jù)的，也不能通過(guò)for update和lock in share mode鎖的方式查詢(xún)數(shù)據(jù)，但可以直接通過(guò)select …from…查詢(xún)數(shù)據(jù)，因?yàn)槠胀ú樵?xún)沒(méi)有任何鎖機(jī)制。

行級(jí)鎖與死鎖

MyISAM中是不會(huì)產(chǎn)生死鎖的，因?yàn)镸yISAM總是一次性獲得所需的全部鎖，要么全部滿(mǎn)足，要么全部等待。而在InnoDB中，鎖是逐步獲得的，就造成了死鎖的可能。

在MySQL中，行級(jí)鎖并不是直接鎖記錄，而是鎖索引。索引分為主鍵索引和非主鍵索引兩種，如果一條sql語(yǔ)句操作了主鍵索引，MySQL就會(huì)鎖定這條主鍵索引；如果一條語(yǔ)句操作了非主鍵索引，MySQL會(huì)先鎖定該非主鍵索引，再鎖定相關(guān)的主鍵索引。在UPDATE、DELETE操作時(shí)，MySQL不僅鎖定WHERE條件掃描過(guò)的所有索引記錄，而且會(huì)鎖定相鄰的鍵值，即所謂的next-key locking。

當(dāng)兩個(gè)事務(wù)同時(shí)執(zhí)行，一個(gè)鎖住了主鍵索引，在等待其他相關(guān)索引。另一個(gè)鎖定了非主鍵索引，在等待主鍵索引。這樣就會(huì)發(fā)生死鎖。

發(fā)生死鎖后，InnoDB一般都可以檢測(cè)到，并使一個(gè)事務(wù)釋放鎖回退，另一個(gè)獲取鎖完成事務(wù)。

共享鎖與排它鎖

共享鎖（Share Lock）

共享鎖又稱(chēng)讀鎖，是讀取操作創(chuàng)建的鎖。其他用戶(hù)可以并發(fā)讀取數(shù)據(jù)，但任何事務(wù)都不能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改（獲取數(shù)據(jù)上的排他鎖），直到已釋放所有共享鎖。

如果事務(wù)T對(duì)數(shù)據(jù)A加上共享鎖后，則其他事務(wù)只能對(duì)A再加共享鎖，不能加排他鎖。獲準(zhǔn)共享鎖的事務(wù)只能讀數(shù)據(jù)，不能修改數(shù)據(jù)。

用法 SELECT ... LOCK IN SHARE MODE;

在查詢(xún)語(yǔ)句后面增加LOCK IN SHARE MODE，Mysql會(huì)對(duì)查詢(xún)結(jié)果中的每行都加共享鎖，當(dāng)沒(méi)有其他線程對(duì)查詢(xún)結(jié)果集中的任何一行使用排他鎖時(shí)，可以成功申請(qǐng)共享鎖，否則會(huì)被阻塞。其他線程也可以讀取使用了共享鎖的表，而且這些線程讀取的是同一個(gè)版本的數(shù)據(jù)。

排它鎖（eXclusive Lock）

排他鎖又稱(chēng)寫(xiě)鎖，如果事務(wù)T對(duì)數(shù)據(jù)A加上排他鎖后，則其他事務(wù)不能再對(duì)A加任任何類(lèi)型的封鎖。獲準(zhǔn)排他鎖的事務(wù)既能讀數(shù)據(jù)，又能修改數(shù)據(jù)。

用法 SELECT ... FOR UPDATE;

在查詢(xún)語(yǔ)句后面增加FOR UPDATE，Mysql會(huì)對(duì)查詢(xún)結(jié)果中的每行都加排他鎖，當(dāng)沒(méi)有其他線程對(duì)查詢(xún)結(jié)果集中的任何一行使用排他鎖時(shí)，可以成功申請(qǐng)排他鎖，否則會(huì)被阻塞。

樂(lè)觀鎖（Optimistic Lock）

是什么

假設(shè)認(rèn)為數(shù)據(jù)一般情況下不會(huì)造成沖突，所以在數(shù)據(jù)進(jìn)行提交更新的時(shí)候，才會(huì)正式對(duì)數(shù)據(jù)的沖突與否進(jìn)行檢測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)沖突了，則讓返回用戶(hù)錯(cuò)誤的信息，讓用戶(hù)決定如何去做。

相對(duì)于悲觀鎖，在對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行處理的時(shí)候，樂(lè)觀鎖并不會(huì)使用數(shù)據(jù)庫(kù)提供的鎖機(jī)制。一般的實(shí)現(xiàn)樂(lè)觀鎖的方式就是記錄數(shù)據(jù)版本。

數(shù)據(jù)版本,為數(shù)據(jù)增加的一個(gè)版本標(biāo)識(shí)。當(dāng)讀取數(shù)據(jù)時(shí)，將版本標(biāo)識(shí)的值一同讀出，數(shù)據(jù)每更新一次，同時(shí)對(duì)版本標(biāo)識(shí)進(jìn)行更新。當(dāng)我們提交更新的時(shí)候，判斷數(shù)據(jù)庫(kù)表對(duì)應(yīng)記錄的當(dāng)前版本信息與第一次取出來(lái)的版本標(biāo)識(shí)進(jìn)行比對(duì)，如果數(shù)據(jù)庫(kù)表當(dāng)前版本號(hào)與第一次取出來(lái)的版本標(biāo)識(shí)值相等，則予以更新，否則認(rèn)為是過(guò)期數(shù)據(jù)。

實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)版本有兩種方式，第一種是使用版本號(hào)，第二種是使用時(shí)間戳。

使用版本號(hào)實(shí)現(xiàn)樂(lè)觀鎖

使用版本號(hào)時(shí)，可以在數(shù)據(jù)初始化時(shí)指定一個(gè)版本號(hào)，每次對(duì)數(shù)據(jù)的更新操作都對(duì)版本號(hào)執(zhí)行+1操作。并判斷當(dāng)前版本號(hào)是不是該數(shù)據(jù)的最新的版本號(hào)。

1.查詢(xún)出商品信息
select (status,status,version) from t_goods where id=#{id}
2.根據(jù)商品信息生成訂單
3.修改商品status為2
update t_goods
set status=2,version=version+1
where id=#{id} and version=#{version};

優(yōu)點(diǎn)與不足

樂(lè)觀并發(fā)控制相信事務(wù)之間的數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)(data race)的概率是比較小的，因此盡可能做下去，直到提交的時(shí)候才去鎖定，所以不會(huì)產(chǎn)生任何鎖和死鎖。但如果直接簡(jiǎn)單這么做，還是有可能會(huì)遇到不可預(yù)期的結(jié)果，例如兩個(gè)事務(wù)都讀取了數(shù)據(jù)庫(kù)的某一行，經(jīng)過(guò)修改以后寫(xiě)回?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，這時(shí)就遇到了問(wèn)題

悲觀鎖（Pessimistic Lock）

是什么

在整個(gè)數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，將數(shù)據(jù)處于鎖定狀態(tài)。悲觀鎖的實(shí)現(xiàn)，往往依靠數(shù)據(jù)庫(kù)提供的鎖機(jī)制（也只有數(shù)據(jù)庫(kù)層提供的鎖機(jī)制才能真正保證數(shù)據(jù)訪問(wèn)的排他性，否則，即使在本系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了加鎖機(jī)制，也無(wú)法保證外部系統(tǒng)不會(huì)修改數(shù)據(jù)）

悲觀鎖的流程

在對(duì)任意記錄進(jìn)行修改前，先嘗試為該記錄加上排他鎖（exclusive locking）。
如果加鎖失敗，說(shuō)明該記錄正在被修改，那么當(dāng)前查詢(xún)可能要等待或者拋出異常。具體響應(yīng)方式由開(kāi)發(fā)者根據(jù)實(shí)際需要決定。
如果成功加鎖，那么就可以對(duì)記錄做修改，事務(wù)完成后就會(huì)解鎖了。
其間如果有其他對(duì)該記錄做修改或加排他鎖的操作，都會(huì)等待我們解鎖或直接拋出異常。

MySQL InnoDB中使用悲觀鎖

要使用悲觀鎖，我們必須關(guān)閉mysql數(shù)據(jù)庫(kù)的自動(dòng)提交屬性，因?yàn)镸ySQL默認(rèn)使用autocommit模式，也就是說(shuō)，當(dāng)你執(zhí)行一個(gè)更新操作后，MySQL會(huì)立刻將結(jié)果進(jìn)行提交。set autocommit=0;

//0.開(kāi)始事務(wù)
begin;
//1.查詢(xún)出商品信息
select status from t_goods where id=1 for update;
//2.根據(jù)商品信息生成訂單
insert into t_orders (id,goods_id) values (null,1);
//3.修改商品status為2
update t_goods set status=2;
//4.提交事務(wù)
commit;

上面的查詢(xún)語(yǔ)句中，我們使用了select…for update的方式，這樣就通過(guò)開(kāi)啟排他鎖的方式實(shí)現(xiàn)了悲觀鎖。此時(shí)在t_goods表中，id為1的那條數(shù)據(jù)就被我們鎖定了，其它的事務(wù)必須等本次事務(wù)提交之后才能執(zhí)行。這樣我們可以保證當(dāng)前的數(shù)據(jù)不會(huì)被其它事務(wù)修改。

Java的鎖機(jī)制

線程的同步問(wèn)題

一段synchronized的代碼被一個(gè)線程執(zhí)行之前，他要先拿到執(zhí)行這段代碼的權(quán)限，在java里邊就是拿到某個(gè)同步對(duì)象的鎖（一個(gè)對(duì)象只有一把鎖）；如果這個(gè)時(shí)候同步對(duì)象的鎖被其他線程拿走了，他（這個(gè)線程）就只能等了（線程阻塞在鎖池等待隊(duì)列中）。取到鎖后，他就開(kāi)始執(zhí)行同步代碼(被synchronized修飾的代碼）；線程執(zhí)行完同步代碼后馬上就把鎖還給同步對(duì)象，其他在鎖池中等待的某個(gè)線程就可以拿到鎖執(zhí)行同步代碼了。這樣就保證了同步代碼在統(tǒng)一時(shí)刻只有一個(gè)線程在執(zhí)行。

線程的同步方法：

1. 在需要同步的方法的方法簽名中加入synchronized關(guān)鍵字。
2. 使用synchronized塊對(duì)需要進(jìn)行同步的代碼段進(jìn)行同步。
3. 使用JDK 5中提供的java.util.concurrent.lock包中的Lock對(duì)象。

ThreadLocal

當(dāng)使用ThreadLocal維護(hù)變量時(shí)，ThreadLocal為每個(gè)使用該變量的線程提供獨(dú)立的變量副本，所以每一個(gè)線程都可以獨(dú)立地改變自己的副本，而不會(huì)影響其它線程所對(duì)應(yīng)的副本。在ThreadLocal類(lèi)中有一個(gè)Map，用于存儲(chǔ)每一個(gè)線程的變量副本，Map中元素的鍵為線程對(duì)象，而值對(duì)應(yīng)線程的變量副本。使用ThreadLocal的典型場(chǎng)景如數(shù)據(jù)庫(kù)連接管理，線程會(huì)話管理等場(chǎng)景，只適用于獨(dú)立變量副本的情況，如果變量為全局共享的，則不適用在高并發(fā)下使用。

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